【正文】 第一章概述◆本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理與聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行初步掌握電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行狀態(tài)的表述方法；掌握常用電氣參量的西文符號(hào)及下標(biāo)的應(yīng)用。掌握電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓體系及其在電力工程中的應(yīng)用深刻理解電力負(fù)荷；在理解城網(wǎng)的基礎(chǔ)上，從技術(shù)原理與工程現(xiàn)狀兩個(gè)方面理解供配電系統(tǒng)。◆本章教學(xué)內(nèi)容電能與電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的表達(dá)電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。電力負(fù)荷及其對(duì)供電可靠性的要求。城市電網(wǎng)與供配電系統(tǒng)。◆本章重點(diǎn)電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓體系的形成與應(yīng)用城市電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、供配電系統(tǒng)的定義◆本章難點(diǎn)參量符號(hào)下標(biāo)的應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)稱電壓與設(shè)備額定電壓、系統(tǒng)運(yùn)行電壓之間的關(guān)系對(duì)城網(wǎng)的理解◆本章學(xué)習(xí)方法建議及參考資料學(xué)習(xí)方法：熟記110kV及以下標(biāo)準(zhǔn)電壓，在熟記的基礎(chǔ)上理解標(biāo)準(zhǔn)電壓體系。結(jié)合本專業(yè)另一門課程《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》，以城網(wǎng)的送電網(wǎng)為界，向上理解輸變電系統(tǒng)，向下理解供配電系統(tǒng)，將電力系統(tǒng)的概念具體化。參量符號(hào)識(shí)讀常成為學(xué)習(xí)的障礙，下標(biāo)表述是難點(diǎn)，應(yīng)學(xué)會(huì)區(qū)分屬性與對(duì)象。以變壓器額定電壓為切入點(diǎn)，掌握多屬性、多對(duì)象的下標(biāo)表述方法。參考資料：《城市電網(wǎng)規(guī)劃與改造》．藍(lán)毓俊主編．中國電力出版社．2004年6月《標(biāo)準(zhǔn)電壓》（GB1562007）．中國計(jì)劃出版社．2008年1月 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各環(huán)節(jié)功能一、電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸變電、變配電和用電等四個(gè)環(huán)節(jié)組成，簡稱“發(fā)、輸、配、用”四環(huán)節(jié)，如圖電力系統(tǒng)不包含發(fā)電機(jī)的部分叫做電力網(wǎng)絡(luò)，簡稱電網(wǎng)；電力系統(tǒng)連同為發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力的原動(dòng)機(jī)統(tǒng)稱為動(dòng)力系統(tǒng)二、電力系統(tǒng)各構(gòu)成環(huán)節(jié)功能（1）發(fā)電其作用是將其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能這些其他形式的能主要有煤、油等礦物的化學(xué)能，水、風(fēng)、潮汐等流體的機(jī)械能，地?zé)豳Y源中的熱能，以及核能和太陽能等，這些能量均為自然界自身所蘊(yùn)藏，我們稱之為一次能源，相應(yīng)地將電能稱為二次能源。發(fā)電廠一般以其所使用的一次能源特征冠名，如火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠等。（2）輸變電其作用是將電能集中地從一處輸送到另一處，一般來說傳輸?shù)墓β蚀?、距離長。因長距離大功率輸送電能所產(chǎn)生的損耗較大，一般需要使用比較高的電壓，但發(fā)電機(jī)因制造和運(yùn)行等方面的原因，輸出電壓不可能很高，因此必須在傳輸前將電壓升高，這就使得升壓變電成為輸電的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，統(tǒng)稱輸變電。（3）變配電其作用是將集中的電能分配給散布的用戶輸變電環(huán)節(jié)傳輸來的電能電壓一般較高，而用戶由于安全等諸多方面的原因不能使用很高的電壓，因此需要先將電壓降低后再進(jìn)行分配，統(tǒng)稱變配電。（4）用電其作用是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，如機(jī)械能、光能、聲能等。三、電力系統(tǒng)構(gòu)成形式的工程背景電力系統(tǒng)為什么會(huì)是這樣的結(jié)構(gòu)形式，它背后的原因到底是什么？這主要緣于以下因素。（1）自然界不存在足量的可控制使用的原生電能，工程實(shí)用的電能都是二次能源，發(fā)電環(huán)節(jié)因此是必不可少的。（2）發(fā)電廠與用電負(fù)荷中心通常相距甚遠(yuǎn)，輸電環(huán)節(jié)由此產(chǎn)生或問：為什么不將電廠建在負(fù)荷中心呢？這是有原因的。負(fù)荷中心通常是大、中城市，水電廠受地理?xiàng)l件的限制，通常修建在高山峽谷處，這些處所一般都遠(yuǎn)離大、中城市；火電廠由于環(huán)保和燃料運(yùn)輸?shù)仍?，很多修建在城市外圍或煤礦處（即坑口電站），距大、中城市都有一定的距離。因此，以現(xiàn)有技術(shù)來看，長距離輸電不可避免。（3）即使在城市、廠礦等負(fù)荷中心，負(fù)荷一般也是分布在不同地點(diǎn)的，且類別多樣、數(shù)量龐大、權(quán)屬又各有不同，無法將它們集中在一個(gè)地點(diǎn)來使用電能，因此必須將電能進(jìn)行分配。這表明了配電環(huán)節(jié)的必要性。 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)電能既是電力系統(tǒng)的產(chǎn)品，又是電力系統(tǒng)的消費(fèi)品。與一般工業(yè)產(chǎn)品相比，它有其自身的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)最終反映在對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的要求上。（1）可靠性要求非常高由于電能具有清潔、高效、易轉(zhuǎn)化等突出的優(yōu)點(diǎn)，使其成為大多數(shù)生產(chǎn)和生活活動(dòng)中的首選能源，使用上的廣泛性決定了電能的基礎(chǔ)性和重要性特征。電能供應(yīng)的中斷或不足，不僅會(huì)產(chǎn)生比較大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成諸多不便、混亂甚至嚴(yán)重的事故和災(zāi)難。因此，電力系統(tǒng)的運(yùn)行，需要很高的可靠性。（2）生產(chǎn)和消費(fèi)需要實(shí)時(shí)平衡以現(xiàn)有的技術(shù)，電能尚不能大量存儲(chǔ)，因此需要生產(chǎn)與消費(fèi)同時(shí)完成。但電能的消費(fèi)是由龐大的用戶群共同確定的，用電量的大小有一定的隨機(jī)性，電力系統(tǒng)必須具有應(yīng)對(duì)這種隨機(jī)性的技術(shù)措施。（3）暫態(tài)過程非常短暫所謂暫態(tài)，是指電力系統(tǒng)從一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之間的過渡過程，這種轉(zhuǎn)變一般是由系統(tǒng)的擾動(dòng)產(chǎn)生的。電力系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)若不及時(shí)，常常會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的后果，因此電力系統(tǒng)需要有完善的自動(dòng)控制手段。 電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際的電力系統(tǒng)，一般不只有一個(gè)電源，而是將分布在不同地點(diǎn)的多個(gè)電源組成網(wǎng)絡(luò)，共同服務(wù)于所有用戶，這就叫電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行圖1.1.3就是一個(gè)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的電力系統(tǒng)，圖中除了有由電源向負(fù)荷供電的單向功率傳輸通道外，各電源之間還有功率可雙向傳輸?shù)碾姎馔ǖ?。?lián)網(wǎng)運(yùn)行的理論依據(jù)可以用兩個(gè)數(shù)學(xué)定理來表述，這兩個(gè)定理分別是大數(shù)定理和比例尺定理，它們主要表述的是資源使用效率與服務(wù)對(duì)象數(shù)量之間的關(guān)系，在此不作詳述。從工程的角度看，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行主要有以下好處。（1）提高發(fā)電設(shè)備利用率用電負(fù)荷并不會(huì)一直維持在一個(gè)恒定量值，而是隨時(shí)間變化的，其最大值（峰值）和最小值（谷值）之間有一定的落差，稱為峰谷差。為了在峰值時(shí)滿足供電需求，發(fā)電設(shè)備必須具有不小于峰值負(fù)荷的發(fā)電能力，但這些發(fā)電能力在負(fù)荷非峰值期間就會(huì)有部分處于閑置狀態(tài)，使得設(shè)備利用率降低。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，相當(dāng)于擴(kuò)大了用戶樣本數(shù)量和分布區(qū)域，由于不同類別負(fù)荷（如生活照明負(fù)荷與生產(chǎn)動(dòng)力負(fù)荷）峰、谷值出現(xiàn)時(shí)間不一致，不同地區(qū)間負(fù)荷峰、谷值出現(xiàn)的時(shí)間也可能有差異，使得總的負(fù)荷峰谷差趨于減小，有利于提高設(shè)備的利用率。（2）優(yōu)化一次能源的利用這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面一方面，聯(lián)網(wǎng)會(huì)使總的負(fù)荷量值增大，使得采用大容量發(fā)電機(jī)組成為可能，而大容量發(fā)電機(jī)組的效率一般要高于小容量機(jī)組；另一方面，聯(lián)網(wǎng)可合理調(diào)配可再生與不可再生能源，如可充分利用季節(jié)優(yōu)勢，在豐水期多發(fā)廉價(jià)的水電，來減少煤、油等礦產(chǎn)的消耗。（3）提高供電可靠性聯(lián)網(wǎng)不僅使發(fā)電機(jī)的數(shù)量增加，而且使可供選擇的供電路徑增多，系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)或供電回路故障的代償能力因此提高，供電可靠性更有保障。（4）提高電能質(zhì)量由于聯(lián)網(wǎng)使負(fù)荷波動(dòng)相對(duì)減小，以及系統(tǒng)對(duì)局部故障的代償能力增強(qiáng)，使得電壓波動(dòng)、頻率穩(wěn)定性等電能質(zhì)量指標(biāo)得到提高。當(dāng)然，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行也并非百利無弊。大電網(wǎng)一旦發(fā)生穩(wěn)定性故障導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，則會(huì)造成一個(gè)很大的區(qū)域